Sensibile e cagionevole di salute, alternò periodi di lavoro a lunghi soggiorni a Kalmar di cui il padre era divenuto vescovo. Dal 1815 fu cancelliere presso gli Affari Ecclesiastici.
Di carattere piuttosto solitario e bohémienante litteram, dedito all'alcool e all'oppio, incarnò il prototipo del poeta romantico.
La sua prima frammentaria produzione, che comprende poesie ispirate ad Ovidio e a Properzio, componimenti neoclassici, ballate e cantate alla maniera dei goticisti, presenta un tratto personale nello stile morbido e nell'insaziata sensualità.
Il contrasto tra sogno e realtà, il desiderio di liberarsi dalle passioni terrene per mezzo della purificazione e della morte, arricchiscono la sua poesia più matura e ne diventano il tema principale, accanto ad una fede serena ed a momenti di estatica religiosità, come nei sonetti e nelle elegie, e nelle poesie per Amanda.
L'unica raccolta che Stagnelius pubblicò è Gigli a Saron, del 1821-1822, altre uscirono postume con varie opere.